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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023046039
(43)【公開日】2023-04-03
(54)【発明の名称】制御方法、制御システム、自動制御車両
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20230327BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021154724
(22)【出願日】2021-09-22
(71)【出願人】
【識別番号】599016431
【氏名又は名称】学校法人 芝浦工業大学
(71)【出願人】
【識別番号】592158969
【氏名又は名称】西武建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100137338
【弁理士】
【氏名又は名称】辻田 朋子
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 忠大
(72)【発明者】
【氏名】油田 信一
(72)【発明者】
【氏名】加藤 智之
(72)【発明者】
【氏名】白石 元幸
(72)【発明者】
【氏名】二村 憲太郎
【テーマコード（参考）】
3D232
【Ｆターム（参考）】
3D232CC20
3D232DA03
3D232DA23
3D232DA33
3D232DA36
3D232DA37
3D232DA76
3D232DA87
3D232DA92
3D232DD08
3D232EB04
3D232EC22
(57)【要約】
【課題】
車両の自動制御において、ハンドル角を精度よく推定し、当該ハンドル角によって好適に車両におけるハンドリングを制御する。
【解決手段】
手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する制御方法であって、制御情報収集工程と、推定工程と、再現工程と、を有し、制御情報収集工程は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、前記再現工程は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する。
【選択図】図１
車両の自動制御において、ハンドル角を精度よく推定し、当該ハンドル角によって好適に車両におけるハンドリングを制御する。
【解決手段】
手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する制御方法であって、制御情報収集工程と、推定工程と、再現工程と、を有し、制御情報収集工程は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、前記再現工程は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する制御方法であって、
制御情報収集工程と、推定工程と、再現工程と、を有し、
制御情報収集工程は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、
推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、
前記再現工程は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する、制御方法。
制御情報収集工程と、推定工程と、再現工程と、を有し、
制御情報収集工程は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、
推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、
前記再現工程は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する、制御方法。
【請求項2】
前記再現工程は、前記制御情報における前記速度と、慣性計測装置により計測される前記角速度と、に基づきステアリング制御角を推定し、前記ステアリング制御角に基づき前記ハンドル制御角を出力する、請求項１に記載の制御方法。
【請求項3】
前記推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきステアリング制御角を推定し、前記ステアリング制御角に基づき前記ハンドル制御角を推定する、請求項１に記載の制御方法。
【請求項4】
検出工程と、補正工程と、を更に有し、
前記検出工程は、複数の前記制御情報に含まれる位置に基づき、円弧状の軌跡に沿った動作制御のための円弧ラインを検出し、
前記推定工程は、前記円弧ラインに含まれる制御情報に基づき前記円弧ラインの円弧半径を推定し、
前記補正工程は、前記円弧半径が所定値未満となる場合、前記円弧半径が少なくとも所定値以上となるよう前記円弧ラインを補正する、請求項１～請求項３の何れかに記載の制御方法。
前記検出工程は、複数の前記制御情報に含まれる位置に基づき、円弧状の軌跡に沿った動作制御のための円弧ラインを検出し、
前記推定工程は、前記円弧ラインに含まれる制御情報に基づき前記円弧ラインの円弧半径を推定し、
前記補正工程は、前記円弧半径が所定値未満となる場合、前記円弧半径が少なくとも所定値以上となるよう前記円弧ラインを補正する、請求項１～請求項３の何れかに記載の制御方法。
【請求項5】
前記補正工程は、前記円弧ラインに含まれる制御情報における速度を補正する、請求項４に記載の制御方法。
【請求項6】
前記検出工程は、複数の前記制御情報に含まれる位置に基づき、略直線の軌跡に沿った動作制御のための直線ラインを検出し、
前記補正工程は、前記円弧ラインと前記直接ラインと、が近接する制御情報における速度を補正する、請求項４または請求項５に記載の制御方法。
前記補正工程は、前記円弧ラインと前記直接ラインと、が近接する制御情報における速度を補正する、請求項４または請求項５に記載の制御方法。
【請求項7】
前記補正工程は、正の速度と、負の速度と、が近接する制御情報における速度を補正する、請求項４～請求項６の何れかに記載の制御方法。
【請求項8】
前記車両は、芝刈機である、請求項１～請求項７の何れかに記載の制御方法。
【請求項9】
手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する制御システムであって、
制御情報収集部と、推定部と、再現部と、を有し、
制御情報収集部は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、
推定部は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、
前記再現部は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する、制御システム。
制御情報収集部と、推定部と、再現部と、を有し、
制御情報収集部は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、
推定部は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、
前記再現部は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する、制御システム。
【請求項10】
手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する自動制御車両であって、
制御情報収集部と、推定部と、再現部と、を有し、
制御情報収集部は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、
推定部は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、
前記再現部は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する、自動制御車両。
制御情報収集部と、推定部と、再現部と、を有し、
制御情報収集部は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、
推定部は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、
前記再現部は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する、自動制御車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、手動制御される車両の動作を記録し、その記録された動作に基づき車両の動作を自動制御する制御方法、制御システム、自動制御車両に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の方向制御において舵角（ステアリング角）を高精度に推定し、当該舵角によってステアリングを制御する技術が知られている。
【0003】
特許文献１では、ステアリング機構で検出したＳＡＴ検出値（推定値）と、演算で求めたＳＡＴ演算値とを比較し、４輪だけでなく、２輪の回転速度のみからでもステアリング特性の変化を検知し、誤推定がなく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を出力することができる車両用舵角推定装置が開示されている。
【0004】
特許文献２によれば、変化する道路条件に適応するためにステアリングホイール角のオフセット値を継続的に更新するシステムおよび方法であって、車両制御システムが、複数の車両パラメータ値をそれぞれ異なる車両センサから受け取り、複数の車両パラメータ値の１つまたは複数に基づいた異なる計算方法をそれぞれ使用して、複数の観測操舵角値を計算し、複数の観測操舵角値は、次に車両操舵角を計算するために使用され、ステアリングホイール角および計算された車両操舵角に基づいて、ステアリングホイール角のオフセット値が計算されることで、ステアリングホイール角のオフセット値およびステアリングホイール角を、車両の操舵システムを制御するために使用できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００９－０６２０３６号公報
【特許文献2】特表２０１４－５００８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、舵角を推定するものであり、推定された舵角によって車両を制御するためには、当該舵角を用いてステアリングを直接制御する必要があった。このようなステアリング制御を実現するためには、電磁弁によりステアリングを制御する構成が考えられるが、車両の高コスト化やその制御の難しさなどが課題であった。
【0007】
また、特許文献２に記載の技術は、平坦でない道の走行において車両が検出したパラメータからステアリングホイール角を推定し、その補正を行うためのものである。したがって、推定されたステアリングホイール角を用いて車両の自動制御に係る処理を好適に実現するものではなく、その手法について改善の余地があった。
【0008】
本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたものであって、車両の自動制御において、ハンドル角を精度よく推定し、当該ハンドル角によって好適に車両におけるハンドリングを制御するための制御方法、制御システムを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明は、手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する制御方法であって、制御情報収集工程と、推定工程と、再現工程と、を有し、制御情報収集工程は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、前記再現工程は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する。
このような構成とすることで、速度と角速度からハンドル制御角を推定し、当該ハンドル制御角によって、車両の自動制御を実現することができる。
このような構成とすることで、速度と角速度からハンドル制御角を推定し、当該ハンドル制御角によって、車両の自動制御を実現することができる。
【0010】
本発明の好ましい形態では、前記再現工程は、前記制御情報における前記速度と、慣性計測装置により計測される前記角速度と、に基づきステアリング制御角を推定し、前記ステアリング制御角に基づき前記ハンドル制御角を出力する。
このような構成とすることで、再現工程において、リアルタイムに計測される角速度に基づきハンドル制御角が出力され、制御情報の記録時との差分を修正しながら自動制御することができる。
このような構成とすることで、再現工程において、リアルタイムに計測される角速度に基づきハンドル制御角が出力され、制御情報の記録時との差分を修正しながら自動制御することができる。
【0011】
本発明の好ましい形態では、前記推定工程は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきステアリング制御角を推定し、前記ステアリング制御角に基づき前記ハンドル制御角を推定する。
このような構成とすることで、予めハンドル制御角が推定されることで、リアルタイム処理による遅延を低減することができる。
このような構成とすることで、予めハンドル制御角が推定されることで、リアルタイム処理による遅延を低減することができる。
【0012】
本発明の好ましい形態では、検出工程と、補正工程と、を更に有し、前記検出工程は、複数の前記制御情報に含まれる位置に基づき、円弧状の軌跡に沿った動作制御のための円弧ラインを検出し、前記推定工程は、前記円弧ラインに含まれる制御情報に基づき前記円弧ラインの円弧半径を推定し、前記補正工程は、前記円弧半径が所定値未満となる場合、前記円弧半径が少なくとも所定値以上となるよう前記円弧ラインを補正する。
また、前記補正工程は、前記円弧ラインに含まれる制御情報における速度を補正する。
このような構成とすることで、円弧ラインにおける制御性を向上させることができる。
また、前記補正工程は、前記円弧ラインに含まれる制御情報における速度を補正する。
このような構成とすることで、円弧ラインにおける制御性を向上させることができる。
【0013】
本発明の好ましい形態では、前記検出工程は、複数の前記制御情報に含まれる位置に基づき、略直線の軌跡に沿った動作制御のための直線ラインを検出し、前記補正工程は、前記円弧ラインと前記直接ラインと、が近接する制御情報における速度を補正する。
このような構成とすることで、円弧ライン周辺における制御性を安定／向上させることができる。
このような構成とすることで、円弧ライン周辺における制御性を安定／向上させることができる。
【0014】
本発明の好ましい形態では、前記補正工程は、正の速度と、負の速度と、が近接する制御情報における速度を補正する。
このような構成とすることで、進行方向の切替点におけるハードウェア負荷を低減し、また、制御性を向上させることができる。
このような構成とすることで、進行方向の切替点におけるハードウェア負荷を低減し、また、制御性を向上させることができる。
【0015】
本発明は、手動制御される車両の動作に基づき、車両の動作を自動制御する制御システムであって、制御情報収集部と、推定部と、再現部と、を有し、制御情報収集部は、前記車両における速度および角速度を含む制御情報を記憶部に格納し、推定部は、前記制御情報における前記速度および前記角速度に基づきハンドル制御角を推定し、前記再現部は、前記ハンドル制御角に基づき前記車両におけるハンドリングを制御する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、車両の自動制御において、ハンドル角を精度よく推定し、当該ハンドル角によって好適に車両におけるハンドリングを制御するための制御方法、制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本発明の一実施形態（以下、「一実施形態」と称す。）を詳細に説明するための図面についての説明は、以下の通りである。
【図1】一実施形態に係る制御システムの構成図を示す。
【図2】一実施形態に係る車両情報の各変数の説明を示す。
【図3】一実施形態に係る制御点を用いた自動制御の概要説明図を示す。
【図4】一実施形態に係る制御点情報の概要を示す。
【図5】一実施形態に係るハンドル角モデルの推定処理の概要を示す。
【図6】一実施形態に係る補正工程の概要を示す。
【図7】一実施形態に係る制御点生成のための処理フローチャートを示す。
【図8】一実施形態に係る制御システムの構成図を示す。
【図9】一実施形態に係る制御システムの構成図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本明細書は、一実施形態に係る制御方法、制御システムおよび自動制御車両について、図面を交えて、説明する。本発明は、以下の一実施形態に限定するものではなく、様々な構成を採用し得る。
【0019】
本明細書は、制御システムの構成や作用効果等について説明するが、同様の構成の方法、コンピュータのプログラム、当該プログラムを記録したプログラム記録媒体等も同様の作用効果を奏する。プログラム記録媒体を用いれば、既知のコンピュータ装置に当該プログラムをインストールすることができる。以下で説明する一実施形態にかかる一連の処理は、コンピュータで実行可能なプログラムとして提供され、ＣＤ－ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの非一過性コンピュータ可読媒体、更には通信回線を経て提供可能である。
【0020】
制御システムの各機能構成部と、制御方法の各工程と、は同様の作用効果を実現する。制御システム、制御プログラムおよび制御プログラム記録媒体のそれぞれにおける各機能構成部は、ＣＰＵ等の演算装置により実現される。また、制御方法の各工程は同様に演算装置により実現される。
【0021】
本発明は、熟練の車両オペレータによる車両の制御を、自動走行車両において再現することを目的とする。本発明は、特に特定のエリアにおいて作業を行う作業車両の自動制御の実現に好適である。このような作業車両は、作業を行うエリアの地形や作業領域のことを知る熟練の車両オペレータによる精密な制御が必要とされる。その熟練者による操作を記憶装置に記憶させ、記憶装置から取得した信号によってその操作を再現することができる。このような手法は、ティーチング・プレイバック方式として知られている。
【0022】
一方で、作業エリアが広大である場合、車両の作業位置などに誤差が生じ、精密な作業を実現することは困難であった。本発明では、ティーチング・プレイバック方式を採用した制御方法において、そのような誤差を低減し、精密な作業動作を実現することができる。
【0023】
本実施形態では、作業車両は芝刈機である例について説明するが、これに限定されず、例えば、除雪車・圧雪車・ブルドーザ・ダンプカー・ショベルカー・ホイールローダ・ダンプカー・グレーダなどであってもよい。また、本発明は、作業を行うエリアがゴルフ場など広大な面積である場合において、特に顕著な効果を奏する。
【0024】
＜実施形態１＞
図１は、制御システム１００の構成図を示す。ここで、制御システム１００は、自動制御車両１によって構成される。後に詳述する各構成部（１１－１５）は、すべて１の自動制御車両１に搭載されてよい。
図１は、制御システム１００の構成図を示す。ここで、制御システム１００は、自動制御車両１によって構成される。後に詳述する各構成部（１１－１５）は、すべて１の自動制御車両１に搭載されてよい。
【0025】
制御システム１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などによる演算装置を含む制御部１１と、位置情報計測ユニット１２と、慣性計測ユニット１３と、アクチュエータ１４と、障害物検知センサ１５と、レバー位置検知センサ１６と、データベースとしての記憶部ＤＢと、を備える。
【0026】
制御部１１は、演算装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などによる主記憶装置と、フラッシュメモリ等による補助記憶装置と、各種データなどの入出力インターフェイスなどと、を含む制御ユニットとして構成され、位置情報計測ユニット１２、慣性計測ユニット１３、アクチュエータ１４、障害物検知センサ１５、レバー位置検知センサ１６および、記憶部ＤＢと接続される。
【0027】
制御部１１は、制御プログラムを実行することで、後に詳述する各種機能構成要素（１０１―１０６）を実現することができる。なお、制御プログラムは、制御部１１の補助記憶装置または記憶部ＤＢに格納されている。
【0028】
位置情報計測ユニット１２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナを含むモジュールとして構成される。位置情報計測ユニット１２は、自動制御車両１の位置を計測し、計測した位置を制御部１１に受け渡すことで、位置の記録や位置に応じた制御を実現する。位置情報計測ユニット１２は、位置情報として、タイムスタンプ、Ｘ位置、Ｙ位置を計測する。また、その測位レートは、第１レートとして定義する。
【0029】
慣性計測ユニット１３は、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）として構成される。ＩＭＵは、ジャイロセンサ、加速度センサなどによるセンサモジュールである。慣性計測ユニット１３は、自動制御車両１における３軸方向の加速度と角速度を計測し、その計測結果を制御部１１に受け渡すことで、計測結果の記録や計測結果に応じた制御、進行方向の推定などを実現する。慣性計測ユニット１３は、慣性情報として、タイムスタンプ、３軸の加速度（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、３軸の角速度（ロール、ピッチ、ヨー）を計測する。また、慣性情報は、加速度および角速度に基づき推定される３軸の推定角度が含まれてもよい。
【0030】
アクチュエータ１４は、制御部１１からの駆動指示に基づき、アクセルペダル１４１、ハンドル１４２、芝刈ユニット１４３をそれぞれ駆動させる。本発明は、アクチュエータ１４を含む構成部（１１－１５）を既存の芝刈機に取付可能に構成されており、芝刈機におけるアクセルペダル１４１、ハンドル１４２、芝刈ユニット１４３をアクチュエータ１４により直接的に操作することで、自動制御を実現する。
【0031】
障害物検知センサ１５は、測域センサ、赤外線センサ、イメージセンサなどにより構成され、自動制御車両１の周辺に位置する障害物を検知する。障害物検知センサ１５は、障害物を検知した情報を制御部１１に受け渡すことで、障害物に対する動作制御を実現する。
【0032】
レバー位置検知センサ１６は、芝刈ユニット１４３の昇降のためのレバー操作を検知する。レバー位置検知センサ１６は、レバー位置を制御部１１に受け渡すことで、芝刈ユニット１４３の少なくともＯＮ／ＯＦＦに関する昇降制御情報の記録を実現する。昇降制御情報は、タイムスタンプと、芝刈ユニット１４３の上昇または下降を示す昇降フラグを含む。昇降フラグは、例えば、上昇を１とし、下降を２とし、何もしない場合を０として示される。なお、昇降フラグは、芝刈ユニット１４３の高さに応じた値としてもよい。
【0033】
＜車両情報＞
記憶部ＤＢは、自動制御車両１の各部位の寸法などを含む変数の定義に関する車両情報を格納する。車両情報は、自動制御車両１の車種などに応じて設定されてよい。
記憶部ＤＢは、自動制御車両１の各部位の寸法などを含む変数の定義に関する車両情報を格納する。車両情報は、自動制御車両１の車種などに応じて設定されてよい。
【0034】
図２は、車両情報に含まれる変数の定義に関する説明図を示す。本実施形態において、車両情報は、自動制御車両１の制御における基準となる基準点ＢＰと、位置情報計測ユニット１２よる計測される位置計測点ＧＰと、前輪軸と後輪軸の幅であるホイールベースＬと、前輪のトレッド幅Ｔ１と、後輪のトレッド幅Ｔ２と、基準点ＢＰと位置計測点ＧＰの間の距離Ｄと、前輪直径ｄ１と、前輪半径ｒ１と、後輪直径ｄ２と、後輪半径ｒ２と、車輪幅Ｗと、最大ステアリング角θと、を有する。これら車両情報は、予め実測した値を入力するか、車種によって決定されてもよい。
【0035】
＜制御情報＞
記憶部ＤＢは、制御部１１に接続され、位置情報、慣性情報、昇降制御情報、障害物情報を含む制御情報を格納する。また、記憶部ＤＢは、制御情報に基づく自動制御車両１の自動制御のための制御点情報を格納する。記憶部ＤＢは、位置情報計測ユニット１２、慣性計測ユニット１３、障害物検知センサ１５と接続され、それらの計測結果に基づく制御情報を格納する構成であってもよい。制御情報は、後に詳述する処理によってそれぞれ収集されたタイムスタンプに基づき結合され、制御点情報を生成するために用いられる。
記憶部ＤＢは、制御部１１に接続され、位置情報、慣性情報、昇降制御情報、障害物情報を含む制御情報を格納する。また、記憶部ＤＢは、制御情報に基づく自動制御車両１の自動制御のための制御点情報を格納する。記憶部ＤＢは、位置情報計測ユニット１２、慣性計測ユニット１３、障害物検知センサ１５と接続され、それらの計測結果に基づく制御情報を格納する構成であってもよい。制御情報は、後に詳述する処理によってそれぞれ収集されたタイムスタンプに基づき結合され、制御点情報を生成するために用いられる。
【0036】
制御情報は、更に各種情報に基づき算出される速度、ライン属性、円弧半径などを有する。
【0037】
図３は、制御点情報に含まれる制御点ＷＰに基づく自動制御車両１における自動制御の概要を示す。図３では、自動制御車両１は、３つの制御点ＷＰ１～ＷＰ３に基づき自動制御され走行する。制御点ＷＰ１から制御点ＷＰ２までの直線を経路ＧＬ２、制御点ＷＰ２から制御点ＷＰ３までの直線を経路ＧＬ４として決定される。また、制御点ＷＰ１～ＷＰ３が直線でない場合、その中間にある制御点ＷＰ２の周辺において経路ＧＬ２と経路ＧＬ４を円弧上に結合させる経路ＧＬ３が生成される。自動制御車両１は、エントリーとなる経路ＧＬ１と経路ＧＬ２が交差すると、経路ＧＬ２、ＧＬ３、ＧＬ４の順で自動走行制御され、目的地となる制御点ＷＰ３に到達することができる。なお、図３において、制御点ＷＰを３つのみ示したが、これらの制御点ＷＰが更に複数連続的に設定されることで、制御点情報に基づく自動制御が実現される。なお、自動制御車両１は、制御の基準となる基準点ＢＰが設定され、基準点ＢＰがそれぞれの経路ＧＬをトレースするよう動作制御されている。
【0038】
制御点ＷＰ１～ＷＰ３は、それぞれ速度や芝刈ユニット１４３の動作に関する昇降フラグなどを有し、自動制御車両１は、それぞれの制御点ＷＰを通過することで、それらの動作に関する情報に基づきアクチュエータ１４に制御指示を出力することで、作業の自動化を実現する。
【0039】
図４は、制御点情報のデータ構造の例を示す。制御点情報は、１つの制御点ＷＰ毎に付与される識別情報としての制御点ＩＤと、位置（Ｘ，Ｙ）と、速度と、芝刈ユニット１４３の昇降フラグと、エリア属性と、ライン属性と、円弧半径と、を有する。制御点情報は、制御点生成部１０５により制御情報に基づき生成される連続する制御点により構成されるデータである。
【0040】
エリア属性は、障害物検知センサ１５により検知された障害物の有無を示す。
ライン属性は、自動制御車両１の経路が少なくとも直線ラインか円弧ラインかを示す。作業エリアにおいて、自動制御車両１は、直線ラインを往復する動作と、その往復のＵターン位置における円弧状を描く円弧ラインに沿った動作と、により作業を実施する。
円弧半径は、円弧ラインの半径を示す。
ライン属性は、自動制御車両１の経路が少なくとも直線ラインか円弧ラインかを示す。作業エリアにおいて、自動制御車両１は、直線ラインを往復する動作と、その往復のＵターン位置における円弧状を描く円弧ラインに沿った動作と、により作業を実施する。
円弧半径は、円弧ラインの半径を示す。
【0041】
制御部１１は、再現工程において、記憶部ＤＢに格納される制御点情報に基づく制御指示を各アクチュエータ１４に出力することで、アクセルペダル１４１、ハンドル１４２および芝刈ユニット１４３を駆動させ、自動制御を実現する。
【0042】
以下、図４に示す制御点情報を生成するための各工程について説明する。
自動制御車両１は、機能構成要素として、制御情報収集部１０１と、推定部１０２と、補正部１０３と、検出部１０４と、制御点生成部１０５と、再現部１０６と、を備え、これらの構成部により各工程の処理を実行する。
自動制御車両１は、機能構成要素として、制御情報収集部１０１と、推定部１０２と、補正部１０３と、検出部１０４と、制御点生成部１０５と、再現部１０６と、を備え、これらの構成部により各工程の処理を実行する。
【0043】
＜制御情報収集工程＞
制御情報収集部１０１は、制御点情報を算出するための位置情報および慣性情報並びに昇降制御情報を含む制御情報を収集する。ここで収集される情報は、熟練者の手動制御による自動制御車両１の動作に基づくものである。
制御情報収集部１０１は、制御点情報を算出するための位置情報および慣性情報並びに昇降制御情報を含む制御情報を収集する。ここで収集される情報は、熟練者の手動制御による自動制御車両１の動作に基づくものである。
【0044】
制御情報は、位置情報計測ユニット１２により計測される位置情報を含む。位置情報は、位置（Ｘ，Ｙ）と、タイムスタンプを有する。なお、位置（Ｘ，Ｙ）は、基準点ＢＰにおける位置を示し、位置計測点ＧＰの位置と、基準点ＢＰと位置計測点ＧＰの間の距離Ｄと、により算出される。位置情報計測ユニット１２は、第１レートにより位置情報を計測する。本実施形態において、第１レートは５Ｈｚであり、１秒当たり５回の位置計測が行われている。なお、第１レートにおけるレートは、これに限定されない。
【0045】
制御情報は、慣性計測ユニット１３により計測される慣性情報を含む。慣性情報は、タイムスタンプ、３軸の加速度（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、３軸の角速度（ロール、ピッチ、ヨー）を有する。また、慣性情報は、加速度および角速度に基づき推定される３軸の推定角度が含まれてもよい。慣性計測ユニット１３は、第２レートにより慣性情報を計測する。本実施形態において、第２レートは１００Ｈｚであり、第１レートより高いレートが設定される。なお、第２レートにおけるレートは、第１レートより高いレートであればこれに限定されない。
【0046】
制御情報は、芝刈ユニット１４３の上昇操作および下降操作を示す昇降制御情報を含む。昇降制御情報は、例えば、上昇操作を「１」とし、下降操作を「２」とし、操作がない場合「０」とし、タイムスタンプとともに格納されている。なお、芝刈ユニット１４３の高さ位置に応じたパラメータを含んでもよく、これにより芝刈後における芝の高さを調整することができる。なお、昇降制御情報は、芝刈ユニット１４３の操作を検出するレバー位置検知センサ１６により取得される。
【0047】
＜推定工程＞
推定部１０２は、速度、ハンドル角、円弧半径を推定する処理を実行する。
推定部１０２は、速度、ハンドル角、円弧半径を推定する処理を実行する。
【0048】
＜速度推定工程＞
推定部１０２は、制御情報収集工程において取得された制御情報に基づき速度ｖを推定する。推定された速度ｖは、位置情報のタイムスタンプにおける速度として記憶部ＤＢに格納される。
推定部１０２は、制御情報収集工程において取得された制御情報に基づき速度ｖを推定する。推定された速度ｖは、位置情報のタイムスタンプにおける速度として記憶部ＤＢに格納される。
【0049】
速度ｖは、式（１）に示すように、第１レートにより計測される連続する位置の差分に基づき算出される。ここで、速度ｖを算出するＸＹ位置をそれぞれｘ（ｋ）、ｙ（ｋ）とし、その前に計測されたＸＹ位置をそれぞれｘ（ｋ－１）、ｙ（ｋ－１）として示す。
【0050】
【数1】
【0051】
式（１）において、速度ｖは、自動制御車両１が後退する場合であっても正の速度として算出される。したがって、速度ｖは、式（２）、式（３）に示すように、位置情報計測ユニット１２による計測位置から推定されるヨー角θｙｇが、慣性計測ユニット１３により計測されるヨー角θｙに対して反転する場合（Δθ＞π／４）、後退であるとして負の速度として算出される。なお、ロール角、ピッチ角、ヨー角は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を積分することで算出することができる。
【数2】
【数3】
【0052】
＜ハンドル角推定工程＞
推定部１０２は、角速度と速度の入力からハンドル制御角を推定し、出力する。ハンドル制御角は、ハンドル１４２における制御角を示す。ハンドル１４２は、ハンドル制御角を伴う回転により、ステアリングに対してその回転を伝達する。ステアリングは、ハンドル角に応じたステアリング制御角によって、車輪角を変更することで、車両の旋回動作を実現している。ここで、ハンドル制御角とステアリング制御角は、同じ角度ではなく、ハンドル制御角を推定するためには、ステアリング制御角を修正してハンドル制御角として出力する必要がある。
推定部１０２は、角速度と速度の入力からハンドル制御角を推定し、出力する。ハンドル制御角は、ハンドル１４２における制御角を示す。ハンドル１４２は、ハンドル制御角を伴う回転により、ステアリングに対してその回転を伝達する。ステアリングは、ハンドル角に応じたステアリング制御角によって、車輪角を変更することで、車両の旋回動作を実現している。ここで、ハンドル制御角とステアリング制御角は、同じ角度ではなく、ハンドル制御角を推定するためには、ステアリング制御角を修正してハンドル制御角として出力する必要がある。
【0053】
推定部１０２は、ステアリング角モデルと、ハンドル角モデルと、を有する。ステアリング角モデルは、式（４）に示すように、目標角速度Ｗｄと、現在速度Ｖと、を入力とし、目標ステアリング角θｓｄを出力するモデル（関数）である。ハンドル角モデルは、目標ステアリング角θｓｄを入力とし、目標ハンドル角θｈｄを出力するモデル（関数）である。
【0054】
【数4】
【数5】
【0055】
以下、ステアリング角モデルと、ハンドル角モデルのモデル推定工程について説明する。なお、ステアリング角モデルとハンドル角モデルの推定は、事前に実施され、記憶部ＤＢに格納されるものとする。なお、以下の説明において、推定部１０２が各モデルの推定処理を実行する例を説明するが、推定処理は、外部装置により実行され、その結果推定されるモデルを記憶部ＤＢに格納する構成であってもよい。すなわち、モデル推定工程において、推定処理が実行される装置に制限はない。
【0056】
モデル推定工程において、推定部１０２は、自動制御車両１を手動制御し、その動作時のアクセル量（速度）、角速度および、ハンドル角の計測結果を用いてモデルを推定する。角速度は、慣性計測ユニット１３により計測され、取得される。
【0057】
モデル推定工程において、自動制御車両１は、アクセルペダル１４１のアクセル量を観測するセンサなどによるアクセル観測装置と、ハンドル１４２のハンドル角を観測するセンサなどによるハンドル観測装置と、を更に備える。アクセル観測装置は、アクセルの踏込量を位置センサなどにより計測するか、速度センサなどにより車両速度を計測し、そのセンサ値を取得する。ハンドル観測装置は、ハンドルの回転量（ハンドル角）を計測し、そのセンサ値を取得する。なお、速度は、位置情報計測ユニット１２により計測される連続する位置情報の差分に基づき算出された値を採用してもよい。
【0058】
図５は、モデル推定工程におけるハンドル角モデルの推定処理の構成例を示す。図５によると、はじめに、推定部１０２は、速度ｖおよび角速度ｗをステアリング角モデルに入力し、推定ステアリング角をステアリング角モデルの出力として取得する。次に、推定部１０２は、取得した推定ステアリング角をハンドル角モデルに入力し、推定ハンドル角をハンドル角モデルの出力として取得する。ここで、推定部１０２は、取得した推定ハンドル角と、ハンドル観測装置により計測される現在ハンドル角θｈと、を用いて推定装置によりハンドル角モデルを推定する。具体的には、ハンドル角モデルは、Ｇ－１で表される関数であり、推定部１０２は、推定ハンドル角が現在ハンドル角θｈに近づくよう関数における係数を調整する処理を実行する。推定装置による調整を繰り返し実行することで、ハンドル角モデルが決定される。なお、推定ステアリング角および推定ハンドリング角は、式（６）および式（７）によりそれぞれ示される。
【0059】
【数6】
【数7】
【0060】
本実施形態において、ステアリング角モデルは既知のモデルを採用したが、ステアリング角モデルは、現在ステアリング角の計測結果に基づいて同様に推定装置による調整を実行してもよい。
【0061】
推定部１０２は、上述したモデル推定工程により推定されたハンドル角モデルを用いて目標ハンドル角を推定する。目標ハンドル角は、自動制御車両１の再現工程において、リアルタイムに算出され、目標ハンドル角に調整するために用いられる。アクチュエータ１４は、目標ハンドル角を含む制御指示に応じて、ハンドル１４２を制御することで旋回動作などを実現する。
【0062】
目標ハンドル角は、予め制御情報に基づき算出され、制御情報の付帯情報として記憶部ＤＢに格納されてもよい。推定部１０２は、速度推定工程において算出された速度と、慣性計測ユニット１３により計測された角速度と、をステアリング角モデルに入力し、目標ステアリング角を出力として取得する。推定部１０２は、取得した目標ステアリング角をハンドル角モデルに入力し、目標ハンドル角を出力として取得する。推定部１０２は、推定された目標ハンドル角を、制御情報の付帯情報としてタイムスタンプを対応付けて記憶部ＤＢに格納する。制御点生成部１０５は、目標ハンドル角を含む制御点による制御点情報を生成することで、リアルタイム処理を不要とし、例えば、処理の遅延による制御性の低下を抑制することができる。
【0063】
＜円弧半径推定工程＞
推定部１０２は、位置情報および慣性情報に基づき、円弧状の経路（円弧ライン）における円弧半径を推定する。また、推定部１０２は、円弧ラインにおける目標ハンドル角に基づき、円弧半径を推定してもよい。
推定部１０２は、位置情報および慣性情報に基づき、円弧状の経路（円弧ライン）における円弧半径を推定する。また、推定部１０２は、円弧ラインにおける目標ハンドル角に基づき、円弧半径を推定してもよい。
【0064】
＜補正工程＞
補正部１０３は、位置情報計測ユニット１２により計測された連続する位置情報の間における位置に関する制御情報を追加する補正処理を実行する。図６は、補正部１０３における補正処理の概要図を示す。図６において、自動制御車両１は、位置Ｐ（ｋ）から位置Ｐ（ｋ＋１）に弧状の経路で走行しながら、位置情報計測ユニット１２による計測結果に基づき基準点ＢＰ１、ＢＰ２の位置を計測する。なお、位置は、位置計測点ＧＰの位置であってもよい。ここで、補正処理を実行しない場合、基準点ＢＰ１、ＢＰ２の直線ラインＧＬ１が自動制御時の走行経路となる。図６に示すように、位置情報計測ユニット１２による位置情報は、第１レートにより計測されたものであり、位置計測点同士の間隔が長くなると位置制御の精度が悪化する。また、記録工程における自動制御車両１の速度に応じて位置計測点同士の間隔が異なるため、制御性に差分が生じる。そのため、補正部１０３は、第１レートによる複数の位置制御点である基準点ＢＰ１、ＢＰ２の間において、慣性情報に基づく推定位置による補正点ＣＰを追加する補正処理を実行することで、自動制御車両１の自動制御時の制御精度を向上させることができる。
補正部１０３は、位置情報計測ユニット１２により計測された連続する位置情報の間における位置に関する制御情報を追加する補正処理を実行する。図６は、補正部１０３における補正処理の概要図を示す。図６において、自動制御車両１は、位置Ｐ（ｋ）から位置Ｐ（ｋ＋１）に弧状の経路で走行しながら、位置情報計測ユニット１２による計測結果に基づき基準点ＢＰ１、ＢＰ２の位置を計測する。なお、位置は、位置計測点ＧＰの位置であってもよい。ここで、補正処理を実行しない場合、基準点ＢＰ１、ＢＰ２の直線ラインＧＬ１が自動制御時の走行経路となる。図６に示すように、位置情報計測ユニット１２による位置情報は、第１レートにより計測されたものであり、位置計測点同士の間隔が長くなると位置制御の精度が悪化する。また、記録工程における自動制御車両１の速度に応じて位置計測点同士の間隔が異なるため、制御性に差分が生じる。そのため、補正部１０３は、第１レートによる複数の位置制御点である基準点ＢＰ１、ＢＰ２の間において、慣性情報に基づく推定位置による補正点ＣＰを追加する補正処理を実行することで、自動制御車両１の自動制御時の制御精度を向上させることができる。
【0065】
以下、補正部１０３による具体的な補正処理について説明する。
ステップ１：補正部１０３は、車両の基準点ＢＰの位置Ｐ（ｋ）とＰ（ｋ＋１）の間に直線を引き、その直線を慣性計測ユニット１３によるデータ取得数Ｎで均等分割し、移動量ｄを算出する。慣性計測ユニット１３のデータ取得レートは、第２レートとして定義され、第１レートより高いレートである。
ステップ１：補正部１０３は、車両の基準点ＢＰの位置Ｐ（ｋ）とＰ（ｋ＋１）の間に直線を引き、その直線を慣性計測ユニット１３によるデータ取得数Ｎで均等分割し、移動量ｄを算出する。慣性計測ユニット１３のデータ取得レートは、第２レートとして定義され、第１レートより高いレートである。
【0066】
ステップ２：補正部１０３は、基準点ＢＰの位置Ｐ（ｋ）を現在位置とし、移動量ｄと、慣性計測ユニット１３による慣性情報に基づき推定される推定角度（ロール、ピッチ、ヨー）と、に基づきデータ取得数Ｎを用いてオドメトリ計算することで、補正位置Ｐｉ（ｔ）（ｔ＝１～Ｎ）を推定する。図６における、補正点ＣＰ１は、補正位置Ｐｉ（ｔ）を有する。
【0067】
ステップ３：補正部１０３は、ｔ＝Ｎとなる最終的な補間位置Ｐｉ（Ｎ）と基準点ＢＰ２の位置Ｐ（ｋ＋１）の誤差ｅを計算する。
【0068】
ステップ４：補正部１０３は、それぞれの補正位置Ｐｉ（ｔ）を有する補正点ＣＰ１に対して誤差ｅをデータ取得数Ｎにより等分し、均等に割り当てることで、補正位置Ｐ’ｉ（ｔ）を有する補正点ＣＰ２を算出する。
【0069】
ステップ５：補正部１０３は、基準点ＢＰ１の速度ｖ１と基準点ＢＰ２のｖ２の線形近似によりそれぞれの補正点ＣＰ２に対して補正速度ｖｉ（ｔ）を付与する。
【0070】
ステップ６：制御情報収集部１０１は、補正点ＣＰ２における補正位置を制御情報として記憶部ＤＢに格納する。したがって、補正処理を実行することで、制御情報は、位置情報計測ユニット１２による計測に基づく基準点ＢＰと、補正処理に基づき追加された補正点ＣＰと、のそれぞれの位置情報を有するものに更新される。
【0071】
ステップ７：制御情報収集部１０１は、位置情報のタイムスタンプに最も近いタイムスタンプを有する昇降制御情報を、当該位置情報に対応付けて記憶する。
【0072】
＜検出工程＞
検出部１０４は、複数の制御点に含まれる連続する位置に基づき、その経路の形状をライン属性として検出する。検出部１０４は、複数の連続する位置が円弧上の軌跡に沿って並ぶ場合、円弧ラインとして検出し、ライン属性を付与する。また、検出部１０４は、複数の連続する位置が略直線に並ぶ場合、直線ラインとして検出し、ライン属性を付与する。検出部１０４は、以下に示す円弧半径の推定値が所定の半径以上となる場合、直線ラインとして検出し、所定の半径未満となる場合、円弧ラインとして検出する。
検出部１０４は、複数の制御点に含まれる連続する位置に基づき、その経路の形状をライン属性として検出する。検出部１０４は、複数の連続する位置が円弧上の軌跡に沿って並ぶ場合、円弧ラインとして検出し、ライン属性を付与する。また、検出部１０４は、複数の連続する位置が略直線に並ぶ場合、直線ラインとして検出し、ライン属性を付与する。検出部１０４は、以下に示す円弧半径の推定値が所定の半径以上となる場合、直線ラインとして検出し、所定の半径未満となる場合、円弧ラインとして検出する。
【0073】
推定部１０２は、円弧ラインである場合、その円弧半径を推定する。円弧半径は、下限値が設定されている。自動制御車両１は、ホイールベースＬ、トレッド幅Ｔ、最大ステアリング角θなどにより旋回可能な最小旋回半径が決定される。したがって、円弧半径の下限値は、少なくとも自動制御車両１の最小旋回半径より大きく設定される。円弧半径の下限値は、車種に応じて任意に設定されるか、車両情報に基づいて自動設定されてもよい。
【0074】
補正部１０３は、推定した円弧半径が下限値以下となる場合、その円弧半径を下限値に設定する。また、補正部１０３は、下限値となる円弧半径に基づき円弧ライン上に補正点を追加する。
【0075】
検出部１０４は、推定された円弧半径または補正された円弧半径（下限値）を、制御情報の付帯情報として付与する。
【0076】
補正部１０３は、速度に関する修正処理を実行する。補正部１０３は、円弧ラインにおける速度を所定の円弧走行速度に修正する。円弧走行速度は、円弧ラインにおける速度が所定値以上である場合の下限速度として設定される。補正部１０３は、直線ラインおよび円弧ラインの切替点において、円弧走行速度と直線走行速度の平均速度となるよう速度を修正する。補正部１０３は、前進および後退の切替点において、速度変化が一定以下となるよう速度を修正する。このように、速度を修正することで、円弧ライン周辺におけるトレース精度を向上せせることができる。また、急激な速度変化による機械的負荷を低減することができる。
【0077】
制御情報収集部１０１は、障害物検知センサ１５による検知情報に基づきエリア属性を制御情報の付帯情報として付与する。エリア属性は、少なくとも障害物の有無を示すデータとして示されるが、更に障害物の種類に応じたデータを含んでもよい。
【0078】
＜制御点生成工程＞
制御点ＷＰは、過密になるとアクチュエータ１４など各動作部への負荷が大きくなる。制御点生成部１０５は、連続する基準点ＢＰおよび補正点ＣＰが所定の距離となるように、所定の距離に位置する制御情報を含む各点を抽出する抽出処理を実行することで、制御点ＷＰを生成する。
制御点ＷＰは、過密になるとアクチュエータ１４など各動作部への負荷が大きくなる。制御点生成部１０５は、連続する基準点ＢＰおよび補正点ＣＰが所定の距離となるように、所定の距離に位置する制御情報を含む各点を抽出する抽出処理を実行することで、制御点ＷＰを生成する。
【0079】
制御点生成部１０５は、制御情報およびその付帯情報に基づき、位置（Ｘ，Ｙ）、速度、昇降フラグ、エリア属性、ライン属性、円弧半径を含む複数の制御点を抽出することで、制御点情報を生成する。なお、制御点は、目標ハンドル角を更に含む態様としてもよい。
【0080】
制御点生成部１０５は、位置情報における最初の基準点または補正点を抽出し、当該点から所定距離となる位置情報を有する基準点または補正点を順に抽出していくことで、所定の間隔に配列された制御点ＷＰを生成する。なお、所定の間隔は、必要な制御精度に応じて適宜設定可能である。
【0081】
制御点生成部１０５は、前進または後退の切替点となる位置情報を有する点を制御点として更に抽出する。制御点生成部１０５は、ここで抽出された制御点から続く直線ラインまたは円弧ラインの方位に対して制御点を追加する。これにより、続くラインへの接続が滑らかとなる。
【0082】
また、制御点生成部１０５は、昇降フラグが対応付けられた位置情報を、制御点として抽出する。
【0083】
制御点生成部１０５は、上述したような処理にしたがって、複数の連続する制御点による制御点情報を生成し、記憶部ＤＢに格納する。これによって、図４に示すような制御点情報を生成することができる。
【0084】
図７は、本実施形態における制御情報収集工程から制御点生成工程までの処理に関するフローチャートを示す。
【0085】
はじめに、制御情報収集部１０１は、手動制御による前記車両の動作に基づき、制御情報を収集する（ステップＳ１０１）。制御情報収集部１０１は、制御情報に含まれる位置情報に基づき、それらの基準点を決定する（ステップＳ１０２）。推定部１０２は、決定した基準点の位置情報に基づき、速度を算出する（ステップＳ１０３）。補正部１０３は、決定した基準点の位置情報と、慣性情報と、に基づき位置情報を含む補正点を追加する補正処理を実行する（ステップＳ１０４）。補正部１０３は、昇降制御情報に基づき、位置情報に対して昇降フラグを付与する（ステップＳ１０５）。検出部１０４は、直線ラインおよび円弧ラインを検出し、円弧半径を制御情報の付帯情報として付与する（ステップＳ１０６）。補正部１０３は、速度に関する修正処理を実行する（ステップＳ１０７）。検出部１０４は、ライン属性を制御情報の付帯情報として付与する（Ｓ１０８）。制御情報収集部１０１は、検知情報に基づきエリア属性を制御情報の付帯情報として付与する（ステップＳ１０９）。制御点生成部１０５は、上述した処理により得られた位置、速度、昇降フラグ、円弧半径、ライン属性、エリア属性に基づき、制御点情報を生成する（ステップＳ１１０）。制御点生成部１０５は、生成した制御点情報を記憶部ＤＢに格納し、処理を完了する。
【0086】
なお、制御情報収集工程後のステップＳ１０２から制御点生成工程前までのステップＳ１０９までの処理の順序はこれに限定されず、最終的に制御点を生成するために必要な制御情報や付帯情報が得られていればよい。
【0087】
＜再現工程＞
自動制御車両１は、制御点情報に基づき対象となるエリアにおいて自動制御され、作業を実施する。はじめに、再現部１０６は、位置情報計測ユニット１２により位置（Ｘ，Ｙ）を計測しながら走行し、制御点情報に含まれる位置を検出することで、制御点情報に基づく自動制御を開始する。制御部１１は、制御点情報の各制御点に含まれる制御指示を順に取得し、それら制御指示を各アクチュエータ１４に出力する。アクチュエータ１４は、制御指示に基づき、アクセルペダル１４１、ハンドル１４２および芝刈ユニット１４３の動作をそれぞれ制御する。
自動制御車両１は、制御点情報に基づき対象となるエリアにおいて自動制御され、作業を実施する。はじめに、再現部１０６は、位置情報計測ユニット１２により位置（Ｘ，Ｙ）を計測しながら走行し、制御点情報に含まれる位置を検出することで、制御点情報に基づく自動制御を開始する。制御部１１は、制御点情報の各制御点に含まれる制御指示を順に取得し、それら制御指示を各アクチュエータ１４に出力する。アクチュエータ１４は、制御指示に基づき、アクセルペダル１４１、ハンドル１４２および芝刈ユニット１４３の動作をそれぞれ制御する。
【0088】
再現部１０６は、制御点の速度に応じて、アクセルペダル１４１の必要アクセル量を出力する。再現部１０６は、制御点の位置に応じて、ハンドル１４２のハンドル制御角を出力する。再現部１０６は、制御点の昇降フラグに応じて、芝刈ユニット１４３の上昇または下降を出力する。
【0089】
再現部１０６は、再現工程において慣性計測ユニット１３により計測される角速度と、制御点情報に含まれる速度と、をステアリング角モデルに入力し、目標ステアリング角を出力として取得する。再現部１０６は、目標ステアリング角をハンドル角モデルに入力し、目標ハンドル角を出力として取得する。再現部１０６は、取得した目標ハンドル角を含む制御指示をアクチュエータ１４に出力し、アクチュエータ１４は、当該目標ハンドル角に基づきハンドル１４２を駆動することでハンドル角の制御を行い、自動制御車両１における旋回動作を実現する。
【0090】
なお、再現部１０６は、制御点のライン属性が円弧ラインである場合、位置および／または円弧半径に基づきハンドル制御角を出力する構成としてもよい。また、再現部１０６は、制御点が目標ハンドル角を含む場合、制御点に含まれる目標ハンドル角に応じて、ハンドル１４２のハンドル制御角を出力してもよい。
【0091】
再現部１０６は、制御点のエリア属性に応じて、速度を補正し、補正された速度に応じてアクセルペダル１４１の必要アクセル量を出力してもよい。
【0092】
再現工程において、自動制御車両１は、位置情報計測ユニット１２、慣性計測ユニット１３、障害物検知センサ１５、レバー位置検知センサ１６により、それぞれ位置情報、慣性情報、障害物検知情報、昇降制御情報を計測し、制御点情報に含まれる各種情報との誤差を修正しながら、自動走行を実施する。
【0093】
このように、本発明は、外付けの計測ユニットやアクチュエータにより既存の芝刈機において制御情報の記録からその再現を高精度に実現することができる。
【0094】
＜実施形態２＞
図８は、自動制御車両２１と、情報処理装置２２と、を備える制御システム２００の構成例を示す。実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。
図８は、自動制御車両２１と、情報処理装置２２と、を備える制御システム２００の構成例を示す。実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。
【0095】
自動制御車両２１は、制御情報収集部１０１と、再現部１０６と、を備える。自動制御車両２１は、実施形態１と同様のハードウェア構成を備える。なお、実施形態２において、自動制御車両２１は、情報処理装置２２と通信するための通信装置を備える構成とするのが好ましい。
【0096】
情報処理装置２２は、補正部１０３と、検出部１０４と、推定部１０４と、制御点生成部１０５と、を備える。なお、情報処理装置２２が備える機能構成部の一部は、自動制御車両１が備える構成であってもよい。情報処理装置２２は、コンピュータ装置により構成され、ハードウェア構成要素として、ＣＰＵなどの演算装置、ＲＡＭなどの主記憶装置、フラッシュメモリなどの補助記憶装置、外部装置との情報通信を制御する通信装置、情報の入出力インターフェイスとしての入出力装置などを備える。
【0097】
自動制御車両２１は、制御情報収集部１０１により制御情報を収集し、情報処理装置２２に制御情報を送信する。制御情報は、無線通信により送信されるか、記憶媒体に記憶されたものを情報処理装置２２において読み込むことによって受け渡されてもよい。
情報処理装置２２は、自動制御車両１の制御情報収集部１０１により収集された制御情報に基づき、制御点生成部１０５により複数の制御点を生成し、制御点情報として記憶する。なお、制御点情報を生成するための情報処理の流れは実施形態１と同様である。情報処理装置２２は、制御点情報を自動制御車両２１に送信するか、または、制御点情報を格納した記録媒体を自動制御車両２１に受け渡す。
自動制御車両１は、再現部１０６により制御点情報に基づき自動制御を実現することができる。
情報処理装置２２は、自動制御車両１の制御情報収集部１０１により収集された制御情報に基づき、制御点生成部１０５により複数の制御点を生成し、制御点情報として記憶する。なお、制御点情報を生成するための情報処理の流れは実施形態１と同様である。情報処理装置２２は、制御点情報を自動制御車両２１に送信するか、または、制御点情報を格納した記録媒体を自動制御車両２１に受け渡す。
自動制御車両１は、再現部１０６により制御点情報に基づき自動制御を実現することができる。
【0098】
実施形態２に示すように、制御点情報を生成するための推定工程、補正工程、検出工程、制御点生成工程は、何れの装置において実行されても同様の作用効果を奏することができる。
【0099】
＜実施形態３＞
図９は、制御情報収集車両３１と、情報処理装置３２と、自動制御車両３３と、を備える制御システム３００の構成例を示す。実施形態１、実施形態２と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。制御システム３００は、制御情報を収集する制御情報収集車両３１と、それを再現する自動制御車両３３がそれぞれ異なる実施形態を示す。
図９は、制御情報収集車両３１と、情報処理装置３２と、自動制御車両３３と、を備える制御システム３００の構成例を示す。実施形態１、実施形態２と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。制御システム３００は、制御情報を収集する制御情報収集車両３１と、それを再現する自動制御車両３３がそれぞれ異なる実施形態を示す。
【0100】
制御情報収集車両３１は、機能構成要素として制御情報収集部１０１を備える。制御情報収集車両３１は、制御部１１と、位置情報計測ユニット１２と、慣性計測ユニット１３と、障害物検知センサ１５と、レバー位置検知センサ１６と、を少なくとも備える。制御情報収集車両３１は、制御点情報に基づく自動制御を実施する場合、再現部１０６およびアクチュエータ１４を備えてもよい。また、制御情報収集車両３１は、計測した制御情報を情報処理装置３２に送信するための通信装置を備える構成が好ましい。
【0101】
情報処理装置３２は、補正部１０３と、検出部１０４と、推定部１０４と、制御点生成部１０５と、を備える。情報処理装置２２は、実施形態２と同様のハードウェア構成を備えるコンピュータ装置により構成される。なお、情報処理装置３２における機能構成要素（１０２－１０５）の一部は、制御情報収集車両３１または、自動制御車両３３が備え、その機能を実現してもよい。
【0102】
自動制御車両３３は、機能構成要素として再現部１０６を備える。自動制御車両３３のハードウェア構成は、実施形態１の自動制御車両１または実施形態２の自動制御車両２１と同様であり、自動制御の動作を出力するアクチュエータ１４を備える。
【0103】
制御情報収集車両３１は、制御情報収集部１０１により制御情報を収集し、情報処理装置３２に制御情報を送信する。制御情報は、記憶媒体に記憶されたものを情報処理装置３２において読み込むことによって受け渡されてもよい。情報処理装置３２は、制御情報収集部１０１により収集された制御情報に基づき、制御点生成部１０５により複数の制御点を生成し、制御点情報として記憶する。なお、制御点情報を生成するための情報処理の流れは実施形態１、２と同様である。情報処理装置３２は、制御点情報を自動制御車両３３に送信するか、または、制御点情報を格納した記録媒体を自動制御車両３３に受け渡す。
自動制御車両３３は、再現部１０６により取得した制御点情報に基づき自動制御を実現することができる。
自動制御車両３３は、再現部１０６により取得した制御点情報に基づき自動制御を実現することができる。
【0104】
実施形態３に示すように、制御情報の記録と、制御点情報に基づくその再現と、はそれぞれ別の車両において実現されてもよい。なお、ここで制御情報収集車両３１と、自動制御車両３３は、同様の車種であることが好ましいが、異なる車種であってもよい。その場合、情報処理装置３２は、制御情報収集車両３１および自動制御車両３３のそれぞれの車両情報に基づき、制御情報に補正を行った値を制御点情報の生成に用いることができる。
【符号の説明】
【0105】
１００ 制御システム
１ 自動制御車両
１１ 制御部
１２ 位置情報計測ユニット
１３ 慣性計測ユニット
１４ アクチュエータ
１４１ アクセルペダル
１４２ ハンドル
１４３ 芝刈ユニット
１５ 障害物検知センサ
１６ レバー位置検知センサ
ＤＢ 記憶部
１０１ 制御情報収集部
１０２ 推定部
１０３ 補正部
１０４ 検出部
１０５ 制御点生成部
１０６ 再現部
２００ 制御システム
２１ 自動制御車両
２２ 情報処理装置
３００ 制御システム
３１ 制御情報収集車両
３２ 情報処理装置
３３ 自動制御車両
１ 自動制御車両
１１ 制御部
１２ 位置情報計測ユニット
１３ 慣性計測ユニット
１４ アクチュエータ
１４１ アクセルペダル
１４２ ハンドル
１４３ 芝刈ユニット
１５ 障害物検知センサ
１６ レバー位置検知センサ
ＤＢ 記憶部
１０１ 制御情報収集部
１０２ 推定部
１０３ 補正部
１０４ 検出部
１０５ 制御点生成部
１０６ 再現部
２００ 制御システム
２１ 自動制御車両
２２ 情報処理装置
３００ 制御システム
３１ 制御情報収集車両
３２ 情報処理装置
３３ 自動制御車両
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
